Neuroenergetică, nutriție și sănătatea creierului

Editat de
Zoltan Sarnyai

Universitatea James Cook, Australia

Revizuite de
Antonio Paoli

Universitatea din Padova, Italia

Richelle Mychasiuk

Universitatea Monash, Australia

Afilierile editorului și ale recenzenților sunt cele mai recente oferite în profilurile lor de cercetare Loop și este posibil să nu reflecte situația lor în momentul examinării.

ketogenică

  • Descărcați articolul
    • Descărcați PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Suplimentar
      Material
  • Citarea exportului
    • Notă finală
    • Manager de referință
    • Fișier TEXT simplu
    • BibTex
DISTRIBUIE PE

Cercetare originală ARTICOL

  • 1 Departamentul de Neurologie, Universitatea din Kansas Medical Center, Kansas City, KS, Statele Unite
  • 2 Center for Concussion Management, University of Kansas Health System, Kansas City, KS, Statele Unite
  • 3 Departamentul de dietetică și nutriție, Universitatea din Kansas Medical Center, Kansas City, KS, Statele Unite
  • 4 Centrul bolii Alzheimer, Universitatea din Kansas, Fairway, KS, Statele Unite

Introducere

Concuziile sunt principala formă de leziuni cerebrale traumatice ușoare (mTBI). CDC a raportat SUA populația susține anual 1,7 milioane de comotii cerebrale și, deși nu este raportată cu până la 80%, rata anuală de comotie cerebrală s-a dublat în ultimul deceniu (1). Prin urmare, gestionarea clinică bazată pe dovezi a contuziilor cerebrale este de o relevanță deosebită. În timp ce 90% dintre pacienți au rezolvarea simptomelor în decurs de 4 săptămâni, restul prezintă simptome persistente și adesea debilitante timp de luni sau chiar ani (2), o afecțiune numită sindrom post-comotie (PCS) (3). Problemele cognitive sau de memorie nerezolvate pot limita în mod semnificativ activitățile zilnice și pot avea consecințe neurodegenerative mai târziu în viață (4). În prezent, tratamentul vizează simptomele, dar rareori abordează leziunile de bază. Aceasta este o limitare importantă în tratarea sindromului post-comotie și poate duce la perioade prelungite de recuperare.

Creierul este un organ foarte metabolic care necesită energie substanțială și neîntreruptă, de obicei furnizată de glucoză. Absorbția glucozei este sever diminuată în cascada metabolică care apare după o leziune prin comotie (5), rezultând o stare de hipometabolism cerebral care poate persista luni de zile (6). Corectarea acestui deficit bioenergetic poate servi drept potențială țintă terapeutică pentru simptomele post-concuzive subiacente. O astfel de abordare, dieta ketogenică cu conținut ridicat de grăsimi și carbohidrați (KD), reduce dependența de metabolismul glucozei în favoarea metabolismului cetonilor, substratul energetic alternativ al organismului. Cetonele contribuie în mod semnificativ la metabolismul cerebral (7-9) care, poate cel mai important, pare să rămână intact în condiții cu metabolismul glucozei afectat (10-12).

Scopul principal al prezentului studiu a fost de a stabili fezabilitatea implementării unei BK de 8 săptămâni la pacienții cu simptome PCS. Scopurile noastre secundare au fost de a evalua modificările cognitive și simptomele auto-raportate coincidente cu tratamentul KD. Am emis ipoteza că pacienții ar fi în conformitate cu protocolul KD de 8 săptămâni, identificat prin monitorizarea aportului alimentar și două măsuri de cetoză, și că participanții conformi vor experimenta îmbunătățirea performanței cognitive și a pesomologiei.

Metode

Dieta ketogenică în sindromul post-comotional (KD-PCS) a fost un studiu clinic cu un singur braț, pilot, cu o înscriere țintă de 14 subiecți cu sindromul post-comotional (PCS). Protocolul a cerut participanților să mențină un MCT suplimentat KD timp de 8 săptămâni. KD a fost izocaloric și a crescut grăsimile dietetice pentru a compensa scăderea consumului de carbohidrați, prin urmare, ne referim la dieta noastră ca un KD foarte bogat în grăsimi (VHF-KD) pentru a distinge dieta noastră de un KD cu conținut scăzut de carbohidrați cu restricții calorice.

Am recrutat în mod potențial participanți de la Centrul pentru clinici de gestionare a contuziei în departamentele de neurologie și chirurgie traumatică de la Universitatea din Kansas Health System.

Participanți

Intervenție dietetică

Participanții au primit consiliere nutrițională de la dieteticianul înregistrat în studiu (RD) la vizita de studiu inițială. Au fost sfătuiți să consume un raport 1: 1 auto-selectat (raport de grame de lipide la grame de lipide) VHF-KD în care energia a fost derivată din 5-10% carbohidrați, 70-75% grăsimi și 20 -25% proteine. Principiile dietetice ale VHF-KD au fost descrise anterior (38) și sunt prezentate în tabelul 1. Participanții au fost încurajați să consume un ulei de trigliceride cu lanț mediu (MCT) (NOW Foods, SUA) care conține o combinație de C8: 0 și C10: 0 acizi grași. Pentru a promova toleranța la ulei MCT, doza a început la 1/2 lingură/zi în prima săptămână și a crescut cu 1/2 lingură săptămânal până la atingerea unui obiectiv de 1-2 linguri/zi pe baza toleranței individuale. Nevoile de energie au fost determinate folosind ecuația Mifflin-St Jeor (39). Pierderea în greutate a fost descurajată în acest studiu, astfel nevoile de energie au fost ajustate după cum este necesar în timpul intervenției pentru a preveni pierderea excesivă în greutate în rândul participanților. Materialele furnizate au inclus un manual de dietă VHF-KD care conține o descriere a principiilor dietetice și a rețetelor de probă, o aprovizionare de 2 luni de ulei MCT și o multivitamină zilnică (semnătura Kirkland, SUA) pentru a aborda potențialele probleme de deficit de micronutrienți.

tabelul 1. Principiile educației dietetice ketogene KD-PCS.

Evaluare dietetică

Aportul alimentar a fost măsurat utilizând înregistrări alimentare de 3 zile (3DFR). Studiul RD a furnizat participanților instrucțiuni scrise și verbale pentru a finaliza 3DFR. Aportul alimentar a fost înregistrat în timp real și a inclus 2 zile săptămânale și 1 zi de weekend la momentul inițial, luna 1 și luna 2. RD a analizat înregistrările alimentare completate cu participanții la vizitele de studiu pentru a asigura completitudinea și a clarifica detaliile. 3DFR de bază a reflectat aportul alimentar înainte de inițierea VHF-KD, în timp ce 3DFR din luna 1 și luna 2 a reflectat aportul în timpul intervenției VHF-KD. Datele înregistrării alimentelor au fost introduse în Sistemul de date nutriționale pentru cercetare (NDSR) 2016 pentru a cuantifica aportul de alimente și nutrienți.

Biomarker, siguranță și evaluări antropometrice

Participanții au monitorizat zilnic cetonele de urină, seara devreme, folosind benzi test de acetoacetat de urină (Ketostix, Bayer, Germania). Starea zilnică a cetonei de urină a fost înregistrată fie negativă, urme (5-14,9 mg/dL), mici (15-39,9 mg/dL), moderate (40-79,9 mg/dL), sau mari (80+ mg/dL) în un jurnal furnizat. Zilele în care participanții nu au măsurat nivelurile cetonice au fost considerate în mod conservator ca un răspuns cetonic „negativ”.

Toți biomarkerii serici și testele de laborator au fost colectate după un post de 12 ore. Lipidele complete, hematologia și panourile metabolice au fost colectate la începutul și luna 2 (sfârșitul intervenției dietei), iar aceste teste au fost efectuate de laboratorul clinic Quest Diagnostics. Beta-hidroxibutiratul seric (BHB) și nivelurile de insulină au fost măsurate în toate punctele de timp ale vizitei (momentul inițial, luna 1 și luna 2) de către laboratorul clinic Quest Diagnostics. Evaluarea modelului homeostatic Valorile 2-rezistenței la insulină (HOMA2-IR) pentru fiecare participant au fost calculate utilizând un calculator HOMA2 (v. 2.2.3; Universitatea din Oxford, Regatul Unit).

Înălțimea și greutatea au fost măsurate pentru toți subiecții. IMC (kg/m 2) a fost calculat utilizând măsurători de greutate și înălțime.

Obstacole dietetice și gust

Participanții au completat chestionare scurte la ieșirea din studiu. Aceste chestionare au fost concepute pentru a identifica obstacolele întâmpinate în timpul VHF-KD, precum și gustul și plăcerea produselor alimentare consumate în timpul VHF-KD.

Testarea cognitivă

Am evaluat performanța cognitivă utilizând Immediate Post-Concussion Assessment și Cognitive Testing (ImPACT). Testul ImPACT a fost administrat la vizita inițială a studiului, precum și la vizita din luna 2.

Evaluarea simptomelor

Participanții au completat o listă de verificare Post-Concussion Symptom Scale (PCSS) la toate cele trei vizite de studiu. PCSS este o evaluare auto-raportată a 22 de simptome utilizând o scală de tip Likert variind de la 0 la 6, cu 0 indicând nicio dificultate cu simptomul subliniat și evaluări de 1-6 reprezentând dificultăți ușoare până la severe cu simptomul. PCSS face parte din testarea computerizată ImPACT și a fost efectuată cu testul ImPACT la momentul inițial și la vizitele din luna 2. O versiune pe hârtie a PCSS a fost completată de subiect la toate cele trei vizite de studiu. De asemenea, am evaluat simptomele depresiei și anxietății la momentul inițial și la concluzia studiului. Pentru a evalua severitatea simptomelor depresiei, participanții au completat chestionarul pentru sănătatea pacientului (PHQ-9). PHQ-9 este un sondaj cu 9 întrebări care pune întrebări despre simptomele depresiei în ultimele 2 săptămâni (40). Fiecare întrebare este marcată de 0-3 și însumată pentru a forma un scor maxim de 27 cu scoruri mai mari legate de simptome de depresie mai severe. Am evaluat simptomele de anxietate folosind chestionarul privind tulburarea de anxietate generală (GAD-7), un sondaj de anxietate auto-raportat cu 7 întrebări care a fost validat pentru populația generală (41). Fiecare întrebare este notată 0-3 și însumată pentru a forma un scor maxim de 21 cu scoruri mai mari legate de anxietate mai severă.

Testarea echilibrului

Sistemul de notare a erorilor de echilibru modificat (M-BESS) (42) a fost finalizat la momentul inițial și la vizitele de 2 luni. M-BESS testează stabilitatea posturală a unui individ pe o suprafață fermă și plană în trei poziții diferite: mers dublu, singur picior și mers tandem. Testul se efectuează desculț cu ochii închiși și mâinile așezate pe șolduri. Fiecare poziție are un scor maxim de 10 și se scade 1 punct pentru fiecare greșeală. Scorurile totale M-BESS sunt calculate prin însumarea scorurilor fiecărei poziții.

Analize statistice

Scopul principal a fost raportarea fezabilității VHF-KD la pacienții cu PCS, cu un obiectiv secundar de raportare a eficacității preliminare. Raportăm datele continue ca medie ± SD pe tot parcursul, dar întrucât datele au fost distribuite în mod normal în mod normal, variabilele continue sunt prezentate în tabele ca mediană [Q1; Q3]. Am descris fezabilitatea VHF-KD folosind statistici descriptive privind conformitatea și retragerea studiului. Toate datele au fost determinate ca fiind non-normale prin testul Shapiro-Wilk pentru normalitate și vizualizare a histogramelor de frecvență și a graficelor Q-Q normale. Datorită lipsei datelor longitudinale dintre finalizatorii studiului, am folosit testul Krampal-Wallis non-parametric pentru varianță pentru toate modelele ANOVA și am aplicat testul Dunn al comparațiilor multiple fără ajustare pentru datele cu valori la momentul inițial, luna 1 și luna 2 Analizele statistice au fost efectuate folosind R (v. 3.6.1; Fundația R, Viena, Austria). Testele statistice au fost cu două cozi, iar semnificația a fost stabilită la P A .

Nu au fost raportate evenimente adverse, dar două plângeri minore legate de dietă au fost documentate în acest studiu. Prima a fost diareea acută la un participant după ingestia de ulei MCT. Simptomele diareei au fost ameliorate prin amestecarea mecanică a uleiului MCT cu un acid gras cu lanț lung (emulsifiere) înainte de consum, un proces menit să îmbunătățească tolerabilitatea MCT (43). Un participant a raportat greață și oboseală în săptămânile următoare inițierii VHF-KD care s-a rezolvat prin întreruperea dietei. Acest participant a întrerupt dieta înainte de prima lună și s-a retras din studiu la acea vizită de studiu. Este remarcabil faptul că toți participanții au fost instruiți să amestece mecanic uleiul MCT în băuturi cu o sursă suplimentară de grăsime cu lanț lung, în principal unt sau smântână, înainte de ingestie. Folosind această metodă, nu s-a raportat simptome frecvente (adică greață, diaree etc.) legate de tolerabilitatea uleiului MCT. Laboratoarele complete (Tabelul 3) au fost monitorizate pe tot parcursul studiului și au fost neschimbate.

Tabelul 3. Caracteristicile participanților și datele derivate din sânge în rândul participanților conformi (n = 11).

Domeniul de memorie vizuală al evaluării ImPACT s-a îmbunătățit cu o medie de 12,2 puncte de la momentul inițial până la luna 2 a intervenției (59,0 ± 10,4 vs. 71,2 ± 11,1, p = 0,02). Deși nu sunt semnificative, scorurile PCSS medii s-au îmbunătățit față de valoarea inițială cu 4,6 puncte în luna 1 și 9,6 puncte în luna 2. Toate rezultatele evaluării sunt raportate în Tabelul 4. Rezultatele individuale din domeniul memoriei vizuale ImPACT și PCSS sunt prezentate în Figura 2, stratificate după nivelul maxim de BHB seric măsurat atins în timpul intervenției de studiu de 2 luni. Scorurile de bază pentru memoria vizuală și simptomele au fost foarte variabile. Ambele scoruri s-au orientat spre scoruri îmbunătățite pentru majoritatea indivizilor, cu excepția a două; o persoană fără cetoză detectată prin ser sau urină a avut un scor PCSS ușor înrăutățit la sfârșitul intervenției și un alt individ care a prezentat BHB seric crescut a înrăutățit semnificativ scorurile PCSS și a înrăutățit memoria vizuală.

Tabelul 4. Evaluarea cunoașterii, echilibrului și simptomelor în rândul participanților conformi (n = 11).

Figura 2. Schimbarea individuală a scorurilor simptomelor și a memoriei vizuale în rândul tuturor participanților la finalizare (n = 12). (A) Schimbarea individuală a scalei simptomelor post-comotie (PCSS) de la momentul inițial la 2 luni. Scorurile scăzute indică îmbunătățirea simptomelor auto-raportate. (B) Modificarea individuală a scorurilor de memorie vizuală ImPACT de la momentul inițial la 2 luni. Scorurile în creștere indică îmbunătățirea memoriei vizuale testate. Nivelurile cetozei serice au fost determinate de BHB seric maxim măsurat. Diferite tipuri de linii indică luna la care a fost atinsă cetoza de vârf, o linie continuă indicând atât luna 1 cât și 2, o linie punctată care indică luna 1 și o linie punctată care indică luna 2. Un participant (*) a fost considerat neconform cu KD și nu a produs cetone de urină așa cum este indicat de înregistrarea cetonelor de urină și nici nu a avut niveluri crescute de BHB seric la orice vizite de studiu. Scorul acestui simptom al participantului s-a înrăutățit ușor, iar scorul de memorie verbală s-a îmbunătățit ușor față de la sfârșitul studiului. Ceilalți doi participanți care nu au înregistrat BHB crescut la vizitele de studiu au înregistrat producția de urme de cetonă prin înregistrări de cetonă de urină pe parcursul studiului.

Chestionarul privind barierele dietetice și gustul a fost completat de finalizatorii studiului la vizita finală și rezultatele sunt raportate în Tabelul 5. În general, participanții au raportat că s-au simțit instruiți în mod adecvat și au încredere în urmărirea VHF-KD. Niciun participant nu a raportat probleme de toleranță în timp ce urmau VHF-KD. „Dezacord puternic” a fost documentat o singură dată pe trei afirmații diferite: „Am putut calcula dieta și mesele”, „Vizita inițială cu dieteticianul a fost suficientă pentru inițiere” și „Dieta nu a fost prea costisitoare”. Patru dintre cei 12 completatori ai studiului au raportat un anumit nivel de dezacord că VHF-KD „nu era prea costisitor”. Cinci participanți au raportat că VHF-KD și-a îmbunătățit simptomele, în timp ce restul de 7 au raportat că nu sunt siguri dacă VHF-KD a avut vreun efect asupra simptomelor.

Tabelul 5. Obstacolele alimentare și gustul în rândul absolvenților de studii (n = 12).

Discuţie

Acesta este primul studiu care investighează dacă o terapie cu VHF-KD este fezabilă la pacienții cu PCS, implicând un VHF-KD de 2 luni cu o suplimentare modestă de ulei MCT. Descoperirile noastre sugerează că VHF-KD este fezabil la pacienții care suferă de simptome prelungite legate de comotie și are o relație coincidentă cu îmbunătățirea memoriei vizuale și a pesomologiei legate de PCS.

Potențialii participanți au fost pre-examinați și abordați în timpul vizitelor clinicii Centrului pentru managementul contuziei. Dintre cei 39 de pacienți care și-au exprimat dorința de a discuta participarea la studiu cu coordonatorul studiului, 20 au solicitat acordul de a se înscrie la studiu. Șase dintre acești pacienți care au acceptat nu au putut finaliza înscrierea la studiu și au continuat vizita de bază, fie din cauza deciziei personale, fie a factorilor de neeligibilitate. Barierele frecvente de recrutare raportate de pacienți către coordonatorul studiului au inclus, dar nu s-au limitat la, incapacitatea sau lipsa dorinței de a se angaja la cerințe legate de timp și dietă legate de studiu, teama de extrageri de sânge și litigii active legate de vătămarea prin comotie.

Dieta sa dovedit fezabilă la 11 din 14 participanți (79% conformitate), evidențiată de aportul țintelor prescrise de macronutrienți VHF-KD și de prezența consecventă a cetonelor urinare și a cetonelor din sânge crescute. Prezența auto-raportată a cetonelor urinare ne-a depășit așteptările. Opt din cei 11 participanți conformi au raportat o frecvență de> 80% din zile în cetoză. În timpul porțiunii de educație VHF-KD a vizitei de bază, participanții au fost încurajați să atingă un obiectiv de cetoză mică până la moderată. Zece participanți au îndeplinit acest obiectiv și 7 au depășit obiectivul prin raportarea realizării cetozei mari. Este de remarcat faptul că uleiul MCT (1,5 linguri/zi) a fost consumat în principal dimineața cu teste de cetonă de cafea și urină care au avut loc seara, reducând în mod eficient potențialul de măsurare artificială a cetozei datorită creșterii acute a cetonelor circulante induse de MCT a reflectat capacitatea ketogenică a dietei generale. Șapte din cei unsprezece participanți au prezentat niveluri serice de BHB la post ≥0,5 mM la cel puțin una dintre cele două vizite de studiu concomitente cu intervenția VHF-KD. La vizita din luna 1, 3 participanți cu niveluri de BHB Cuvinte cheie: mTBI, sindrom post-contuzie, dietă ketogenică, cetone, cogniție

Citare: Rippee MA, Chen J și Taylor MK (2020) Dieta ketogenică în tratamentul sindromului post-comotie - Un studiu de fezabilitate. Față. Nutr. 7: 160. doi: 10.3389/fnut.2020.00160

Primit: 13 martie 2020; Acceptat: 07 august 2020;
Publicat: 10 septembrie 2020.

Zoltan Sarnyai, Universitatea James Cook, Australia

Antonio Paoli, Universitatea din Padova, Italia
Richelle Mychasiuk, Universitatea Monash, Australia